Qu'est-ce que la cellule Daniell?

La cellule Daniell est une sorte de batterie en cuivre-zinc qui utilise une barrière poreuse entre les deux métaux.Il a été inventé en 1836 par le chimiste britannique John Frederic Daniell.Une fois utilisés largement dans l'industrie du télégraphe européen, il a été supplanté à la fin du 19e siècle par des conceptions de batterie plus modernes.Aujourd'hui, il est principalement utilisé dans la salle de classe pour démontrer le fonctionnement des batteries.

Le scientifique italien Alessandro Volta a inventé la batterie en 1800. Sa conception a utilisé une colonne de disques en alternance en zinc et en cuivre, avec des morceaux de carton saturés de saumure empilés entre chaque piècede métal.Cette pile voltaïque a été utilisée dans de nombreuses expériences électriques, mais avec moins d'une heure de durée de vie de la batterie, n'avait pas de véritables applications industrielles.Daniell a modifié la conception de Voltas pour créer une batterie avec une durée de vie plus longue, ce qui lui permet d'être utilisé.Un soluté liquide appelé électrolyte

mdash;Dans la conception de Voltas, la saumure entre les plaques métalliques et Mdash;commence à dissoudre le zinc et le cuivre en ions chargés positivement.Alors que les ions quittent le métal, les électrons libres restent derrière.Le zinc se dissout plus rapidement que le cuivre, ce qui signifie que le zinc contient bientôt plus d'électrons.Si l'on relie les deux morceaux de métal avec un fil, les électrons migreront à travers le fil du zinc vers le cuivre, créant un courant électrique.

si le zinc et le cuivre se dissolvent dans le même électrolyte, comme dans le tas voltaïque, deux processus raccourciront la durée de vie de la batterie.S'il est stocké sans l'électricité, alors les ions de cuivre dans l'électrolyte seront attirés par le terminal de zinc chargé négativement.Ces ions s'associeront ensuite avec les électrons du zinc, neutralisant sa charge.Finalement, plus de zinc ne sera disponible pour la dissolution.Ce processus est connu sous le nom de réduction

.

L'autre processus de tuer de batterie se produit lorsque l'électricité est tirée.Les ions de zinc pousseront l'hydrogène dans l'électrolyte vers le cuivre, où l'hydrogène s'accumule à la surface et finit par arrêter l'écoulement de l'électricité.Ce processus est appelé polarisation

.La cellule Daniell a été conçue en réponse aux problèmes jumeaux de réduction et de polarisation du zinc.Il résout ces problèmes en isolant le zinc et le cuivre dans des électrolytes séparés.

Pour faire une cellule Daniell, un récipient en terre cuite non émaillé peut être rempli d'acide sulfurique et un morceau de zinc immergé dedans.Le récipient peut ensuite être placé à l'intérieur d'une boîte en cuivre qui a été remplie de sulfate de cuivre.La barrière en terre cuite maintient le zinc et le cuivre sur les côtés opposés;Cela empêche les ions de zinc d'envoyer de l'hydrogène au cuivre, empêchant la polarisation.Il éloigne également les ions de cuivre du zinc, empêchant la réduction du zinc.Daniell a qualifié sa cellule de la batterie constante

en raison de sa prévention de la polarisation.

Les pores de la barrière permettent aux ions sulfate de charge positive de voyager du côté cuivre du côté zinc.Cela équilibre l'écoulement des électrons du zinc au cuivre lorsque le circuit est terminé.La quantité de potentiel électrique produit par une cellule Daniell a été nommée volt

.La valeur de la volt moderne est légèrement différente;Une cellule Daniell produit environ 1,1 des volts d'aujourd'hui et a une résistance interne d'environ 2 ohms.